薄层温拌改性沥青在桥面铺装中的应用

2016-11-10许书萍合肥市建筑质量安全监督站安徽合肥230001

安徽建筑 2016年4期

许书萍　（合肥市建筑质量安全监督站，安徽　合肥　230001）

薄层温拌改性沥青在桥面铺装中的应用

许书萍（合肥市建筑质量安全监督站，安徽合肥230001）

对老化高架道路（合肥五里墩立交桥）桥面的沥青混凝土铺装层病害进行分析，桥面铺装层材料的受力特性与道路路面中材料的受力差异很大。由于受原有铺装层厚度的限制，为了满足桥面铺装结构具有高温度稳定性、抗低温裂缝、抗水损坏等综合性能要求，经过比选，采用薄层温拌改性沥青混合料技术。

改性沥青；桥面铺装；病害

0　前言

合肥市五里墩立交桥于1996年建成投入使用，2008年进行首次大修。原桥面只铺设了5cm沥青混凝土铺装层，沥青面层在使用过程中不断老化，反复的交通荷载对沥青面层产生破坏，雨水的作用加速了已有的局部损坏，其路用性能不断衰减。这不仅降低了行车的舒适性，使道路服务水平明显下降，同时也降低了通行能力与高架道路使用寿命。因五里墩立交桥所处一环路重要节点，位置特殊，至2008年期间尚未对沥青混凝土桥面铺装层进行大修，合作化北路高架桥的10跨、屯溪路高架桥的10跨先张法预应力混凝土空心板梁段的桥面病害尤为严重。五里墩立交桥存在长大纵坡，且原桥桥面铺装层较薄、空心板梁横向联系不足，给桥面铺装大修设计增加了难度。

1　桥面铺装主要病害及原因分析

1.1桥面铺装病害的主要表现形式

五里墩立交桥面沥青混凝土质量总体上较差，主要破坏形式为产生大面积网状裂缝，并有大面积碎裂、坑槽、车辙以及平整度差等病害；桥面纵向裂缝、横向裂缝间断性贯穿桥面；因桥面沉陷产生高差，桥面不同程度地出现网裂、破损，并产生跳车现象。

1.2桥面铺装病害原因分析

①由于原空心板的铰缝槽小、浅，使得实际空心板之间的联系薄弱。在重车或长期运营的过程，造成铰缝破坏，形成各板相对独立受力的状态。反应到病害上就是桥面铺装出现纵向裂缝。

②桥面铺装厚度较薄，沥青混凝土铺装层为5-7cm不等，厚度不均。这是桥面产生坑槽、沉陷、网裂的原因。

③桥面平整度差，在车辆荷载的反复冲击下，易导致桥面的破损等病害。

④桥面横向裂缝主要产生地点在伸缩缝位置和空心板桥桥面连续处。产生的原因主要是因为伸缩缝与桥面铺装的联系较弱，此处裂缝的产生加剧了渗水，进一步破坏了连接处的桥面铺装；空心板桥桥面连续处横向裂缝的产生，主要是桥面连续钢筋设置作用较弱，不能满足使用功能。

经过之前几个部分的研究发现，尽管库伦摩擦模型所展示后峰值阶段并不具有太多实际意义，但是应用该模型来模拟前峰值阶段和峰值阶段还是合理和有意义的。于是，在接下来的研究中，采用了几种不同的直根模型，来研究几何方面的变化会对直根的抗拔强度有何影响[4]。

2　空心板加固设计

由于原桥空心板桥面板横向联系薄弱，本次加固先更换部分有质量缺陷的板梁，处理铰缝连接，后铺装厚度为8cmC50防水混凝土层，与原梁顶板的结合面设置剪力槽，同时通过植筋（间距40cm），使新老混凝土有效结合。并设了双层直径12mm的钢筋网，以加强桥梁横向联系，水泥混凝土铺装层与板采用植筋方式联接，也相当于增大截面法对构件进行了加固。文献［1］针对混凝土主梁与桥面铺装层不同的结合形式进行模拟计算，混凝土桥面铺装层与混凝土主梁强连接形式下的计算应变值大小分布较为一致。加固后的桥梁结构，混凝土铺装层与混凝土主梁结合紧密，表现为强结合形式，能协同受力变形，共同承担了来自于车辆荷载的作用。

3　桥面防水设计

为确保工程质量，本项目在桥梁应力吸收层之下另设结构防水层。具体实施办法为桥面铺装前加强桥面浮浆的处理，所有桥面混凝土除保证平整、压纹外（构造深度0.5～0.7mm），还必须在施工沥青混凝土面层前采用自动无尘离心式喷砂机处理，然后喷洒反应性树脂封闭底层、反应性树脂上层及二阶反应型防水粘结层，中间撒布机制砂（用量0.3～0.5kg/m2）。

4　桥面铺装设计

4.1桥面铺装层沥青混合料比选

由于桥面沥青铺装层直接承受行车荷载的反复作用和自然因素的影响，应当特别重视沥青铺装层的抗开裂和抗永久变形性能的提高。众所周知，不同级配类型的沥青混合料其路用性能差别较大。AC类沥青混凝土抗车辙能力相对较差；AK类沥青混合料由于空隙率较大，其水稳定性能较差；SMA类沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗裂性能好，还具有较好的抗滑性能和降噪功能，其综合技术性能好。但SMA类沥青混合料的施工质量控制方面要求比较严格，由于其使用寿命长，分摊到使用周期的时间成本并不高。在国内SMA类沥青混合料用于桥面铺装中也越来越为广泛，且效果优良。通过论证，选用改性SMA类沥青混合料是比较合适的选择。

4.2薄层改性SMA类沥青混合料最终实施方案

4.2.1温拌沥青混合料技术的应用

温拌沥青混合料技术是指显著降低沥青混合料的拌合和施工温度的道路工程技术。传统沥青混合料的拌合温度为150℃以上，碾压温度在140℃以上。而温拌沥青混合料的拌合温度可以降低30℃～50℃。该技术采用后可获得良好的使用效果：节能减排、性能改善、施工和易性好，采用薄层铺装压实度可得到有效控制。将Sasobit按外掺法（沥青质量百分率）加入140℃左右的基质沥青中，搅拌30min～60min（取40min）制备成改性沥青，采用掺量为3%、5%的Sasobit添加剂进行改性沥青的各项常规试验比对。

经试验分析，沥青的针入度随Sasobit掺量的增加而急速减小，沥青的软化点随着掺量的增加而显著提高。随着Sasobit掺量的增加，改性沥青的135℃运动黏度降低，且低于基质沥青，而在60℃下的动力黏度软化点高于基质沥青，说明沥青改性后可在较低温度下施工，且有较好的高温稳定性。Sasobit改性沥青的这些特点，不仅可以有效地改善沥青对集料的浸润速率，提高覆盖率和黏附力，而且可以有效地改善施工和易性，降低施工温度，减少能源消耗及环境污染。

基质沥青与改性沥青性能试验

4.2.2最终实施方案

桥面铺装层材料的受力特性与道路路面中材料的受力差异很大，桥面铺装层的破坏形式、破坏位置与路面并不同。由于受原有铺装层厚度的限制，为了满足桥面铺装结构具有高温度稳定性、抗低温裂缝、长大纵坡上坡段抗车辙、下坡段抗层间滑移及剪切变形、抗水损坏的综合性能要求，经过比选，本项目桥面铺层最终采用3cmSMA-10薄层温拌改性沥青混合料（添加占沥青质量3%的中温化改性剂Sasobit）。